[发明专利]一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于印染废水处理的非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，属于印染废水有机物处理技术。

背景技术

由Fe²⁺和H₂O₂组成的芬顿试剂能够产生具有强氧化性的羟基自由基（氧化电位2.8V，仅次于氟的氧化电位2.87V），可以去除废水中有毒难降解有机污染物，因此芬顿技术是一种被广泛应用于废水处理的高级氧化技术。但是在实际应用中存在以下问题：（1）反应后溶液中残留有Fe²⁺，容易造成二次污染；（2）芬顿反应一般在pH2-3.5的强酸性介质中进行，而实际印染废水大多是中性甚至碱性，因此较强的酸性条件大大增加了废水处理的成本，限制了芬顿试剂的进一步应用。

类芬顿技术是在传统芬顿试剂基础上发展起来的一种高级氧化技术，从广义上讲，除芬顿试剂以外，其它采用双氧水来产生羟基自由基等活性基来处理有机污染物的技术均称为类芬顿技术，如电类芬类顿技术、光类芬顿技术、非均相类芬顿技术等。近年来，非均相类芬顿技术因具有降解效率高、减少二次污染、可拓宽溶液反应的pH值等优点而被广泛关注。公知技术中，申请号：201110116847.2“一种用于甲基橙废水处理的非均相Fenton催化剂的制备方法”公开的是用于甲基橙废水处理的非均相Fenton催化剂，将铁、铜、镍等的金属氧化物负载到生物质载体上，然后经煅烧可得非均相Fenton催化剂。申请号：201210081648.7“一种活性炭负载亚铁的非均相芬顿试剂氧化催化剂的制备方法”公开了将Fe²⁺负载到活性炭上制得非均相芬顿催化剂。申请号：201010531848.9“一种类芬顿催化膜的制备方法”公开了将PVDF粉末与芬顿体系化合物混合，通过成膜技术制得一种类芬顿催化膜，这种膜在pH为3-11的范围内对水中有机污染物具有良好的催化氧化性能。Kasiri等人将铁盐改性沸石制得铁改性催化剂，在紫外光的照射下，结合双氧水可降解酸性蓝染料（Appl.Catal.B:Environ.,2008,84(1-2):9-15）。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种方法简单、成本低、反应条件温和，容易工业化生产的非均相类芬顿催化剂的制备方法及其应用。

本发明所述的非均相类芬顿催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：（1）将络合剂和金属盐溶解在蒸馏水中，分别配制成络合剂和金属盐溶液；（2）然后在磁力搅拌器作用下，将金属盐溶液逐滴加入到络合剂溶液中，滴加完后搅拌20-60min可得金属络合物溶液；（3）将活性碳纤维浸渍在金属络合物溶液中1-24h，取出活性碳纤维经蒸馏水洗涤，烘干，即得所述非均相类芬顿催化剂。

如上所述的络合剂，可以是柠檬酸、柠檬酸盐、草酸、草酸盐等，它们可以单独使用，也可以混合使用。

如上所述的金属盐是指铜盐或铁盐或两种盐的混合物，其中所述的铁盐，可以是FeCl₂、FeCl₃、Fe(NO₃)₃、FeSO₄、Fe₂(SO₄)₃等，它们可以单独使用，也可以混合使用；所述的铜盐，可以是CuSO₄、CuCl₂、Cu(NO₃)₂等，它们可以单独使用，也可以混合使用。

如上所述活性碳纤维指粘胶基活性碳纤维、聚丙烯腈基活性碳纤维、沥青基活性碳纤维和酚醛基活性碳纤维。

上述方法将铁离子或铜离子以络合物的形式负载到活性碳纤维上，能够在较广的pH范围内稳定存在，同时活性碳纤维具有很好的吸附能力，能够稳定地将络合物吸附在其表面上。铁离子或铜离子配合物在活性碳纤维表面能够有效地催化分解双氧水产生羟基自由基，从而使染料分子快速被氧化降解，为非均相类芬顿技术开辟了一条新的途径。制备的非均相类芬顿催化剂，对染料废水pH在2-10的范围内均可有效的催化双氧水，改进了传统芬顿技术pH范围窄、易产生二次污染的缺点，具有很好的经济、环境和社会效益。

本发明所述的应用如下：